نشریه شماره   219   هفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

بهینه‌سازی برق باشبکه هوشمنــد

کد مطلب : 2593
گروه تأسیسات: بهینه‌‌سازی امروز به یکی از موضوعات مهم در زمینه مصرف انرژی تبدیل‌شده است. کارخانه‌‌ها و شرکت‌های بزرگ برای به‌روزرسانی تجهیزات زیربنایی و انرژی‌بر خود هزینه‌‌های زیادی متقبل می‌شوند و از قبل آن منافع زیادی می‌برند. البته بیشتر کارشناسان بر تفاوت پررنگ میان صرفه‌جویی و بهینه‌سازی آگاه‌اند. درحالی‌که صرفه‌جویی با رفتارهای مصرفی ارتباط دارد، بهینه‌سازی موضوعی کاملاً فنی است و با نوع ابزارها و تجهیزات ارتباط دارد.دراین نوشتار می‌کوشیم با کمک کارشناسان به ملزومات بهینه‌سازی و هوشمند سازی شبکه برق بپردازیم:
شبکه هوشمند چیست؟
بسیاری از مردم امروز با ساختمان هوشمند آشنایی دارند ولی عده کمی هستند که در مورد شبکه برق اطلاعی داشته باشند. وقتی  از شبکه صحبت می‌کنیم درواقع منظور ما همان سیستم انتقالی است که برق را از نیروگاه‌‌ها به سمت ساختمان‌های مسکونی روانه می‌کند، شبکه‌‌ای از کابل‌های پرپیچ‌وخم، ترانسفورماتورها، ایستگاه‌ها و دیگر تجهیزات زیرساختی انتقال که شبکه برق را تشکیل می‌دهد. شبکه برقی که در کشور ما مربوط به اوایل قرن جاری است و نخستینِ آن، در خیابان چراغ‌برق فعلی نصب شد. به‌این‌ترتیب شبکه برق ایران مخصوصاً در تهران قدیم نیاز به تعویض و به‌روزرسانی با مدرن‌ترین تجهیزات دارد. برای رسیدن به این هدف نیاز به شبکه توزیع جدید است شبکه‌‌ای که از آغاز تا انجام به‌صورت دیجیتالی و کامپیوتری مجهز شده باشد تا بتواند بهینه‌سازی را به بهترین و کامل‌ترین شکل به انجام رساند.
به‌طورکلی تکنولوژی‌‌های دیجیتالی امکان ارتباط دوسویه میان تولیدکننده و مصرف‌کننده و درعین‌حال امکان رصد طول شبکه را به وجود می‌آورد. این امکان را می‌توان در شبکه هوشمند برق نیز اجرایی نمود و از کنترل‌کننده‌ها، کامپیوترها و زیرساختارهای تکنولوژیک این مرتبه در شبکه برق استفاده کرد؛ تنها تفاوت شبکه هوشمند و اینترنت در این است که پاسخ‌های دیجیتالی برای تغییر میزان تقاضای برق استفاده می‌شود.
کارکردها و مزیت‌های شبکه هوشمند
شبکه هوشمند برق موقعیت بی‌بدیلی را برای حرکت به سمت صنعت برقی بهینه و به‌صرفه و قابل‌اعتماد مهیا می‌کند که در اقتصاد و محیط‌زیست کشور تأثیر زیادی خواهد گذاشت. هم‌اکنون در شبکه توزیع برق هزینه‌های زیادی صرف تست، بهبود تکنولوژی، توسعه استاندارد، تنظیمات و آموزش پرسنل می‌شود؛ درحالی‌که امکان ارسال اطلاعات در شبکه هوشمند تسهیلات زیادی را برای مدیریت برق ایجاد می‌کند که ازجمله آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
    بهینه‌سازی بیشتر در شبکه برق
    احیای سریع‌تر جریان الکتریسیته در صورت ایجاد اختلال در شبکه
 کاهش عملیات و هزینه‌های مدیریتی و در نتیجه هزینه برق کمتر برای مصرف‌کننده
 کاهش پیک مصرف که به مصرف کمتر استفاده از الکتریسیته نیز منجر می‌شود
 امکان افزایش سهم انرژی‌های تجدید پذیر در سیستم
    افزایش سهم برق تولیدی واحدهای کوچک که شامل سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر کوچک خانگی نیز می‌شود
    افزایش امنیت
هم‌اکنون سیستم توزیع برق با چالش‌هایی همراه است ازجمله ترافیک بالا و خطرات امنیتی که سیستم هوشمند برق با افزایش مقاومت می‌تواند این خطرات را کاهش دهد و در شرایط اضطراری همانند زلزله، توفان شدید عملکرد بهتری از خود نشان می‌‌دهد. همچنین این سیستم امکان کابل‌کشی‌های اتوماتیک را می‌دهد که همین عامل خود قطعی‌های برق و آثار آن را کاهش می‌دهد. تکنولوژی‌های جدیدی که در شبکه هوشمند به‌کاربرده می‌شوند اصلاح عامل مخرب و درنتیجه بازگشت برق را تسهیل خواهد کرد. با افزودن خانه‌ها به شبکه هوشمند برق مراکز و مؤسساتی مانند پلیس، کنترل ترافیک، مخابرات و مراکز درمانی از اطلاعات حضوروغیاب ساکنین مطلع شده و به تنظیم امور برحسب جمعیت منطقه و شهر می‌پردازند.
یکی از مشکلاتی که شبکه‌های قدیمی معمولاً با آن روبه‌رو هستند میزان تشخیص فرسودگی و به‌روزرسانی است که شبکه هوشمند امکان ردیابی و تعمیر این شبکه فرسوده را بیشتر می‌کند.
بهینه‌سازی در شبکه هوشمند
هوشمند سازی چه در ساختمان و چه در شبکه تنها مربوط به زیرساخت‌ها و تکنولوژی‌ها نیست بلکه کارآیی اصلی آن در انتقال اطلاعات به مصرف‌کننده‌هاست تا آنها در مورد مصرف انرژی خود تصمیم بگیرند. برای مثال اگر تاکنون امور بانکی خود را از طریق اینترنت انجام می‌دادید این بار با استفاده از شبکه هوشمند برق همین قدرت تصمیم‌گیری را می‌توانید در مورد مصرف داشته باشید. نمونه کوچکی از آن نحوه پرداخت است، دیگر لازم نیست به انتظار آخر ماه باشید تا از میزان مصرف خود مطلع شوید. گرچه این مزیت‌ها معمولاً از موضع دولت و در شاخه‌های اقتصاد ملی، بهینه‌سازی مصرف انرژی، بهداشت و مانند آن بررسی می‌شود اما مزیت اصلی این سیستم کمک به اقتصاد خانوارها از طریق کاهش قیمت برق است که در برخی از کشورها هزینه‌های زیادی برای آن پرداخت می‌شود.
تکنولوژی به‌کاررفته در شبکه هوشمند
بسیاری از تکنولوژی‌های به‌کاررفته در شبکه هوشمند برق قبلاً در صنایع زیرساختی و ارتباطات مورداستفاده قرار گرفته است. یکی از شاخه‌های اصلی هوشمند سازی ارتباطات شبکه گسترده است که در آن داده‌ها توسط مودم جمع‌آوری می‌شود. این تکنولوژی قبلاً در صنعت اینترنت توسعه‌یافته و شامل بخش‌هایی مانند، جمع‌آوری داده‌ها، مدیریت سیستم، شبکه وایرلس، توزیع خودکار و دیگر بخش‌های مربوط به آن است. این شیوه منجر به کنترل زمان، مبادله موثق داده‌ها و بالا بردن امنیت می‌شود.
چنین سیستمی نیاز به بخشی دارد که پایداری شبکه را تضمین می‌کند. در این بخش تجهیزاتی همچون میکروپروسسورهای پیشرفته، سیستم‌های نظارت بزرگ دامنه، تجهیزات خوانش بار، ابزارهای قیمت‌گذاری، رله‌های حفاظت دیجیتالی استفاده می‌شوند. سیستم‌های اندازه‌گیری دیجیتالی معمولاً به تکنولوژی‌هایی اشاره دارد که در اندازه‌گیری زیرساخت‌های بسیار پیشرفته مورداستفاده قرار می‌گیرد. این سیستم‌های اندازه‌گیری پیشرفته امکان محاسبه و اندازه‌گیری برق از محل نیروگاه و در تمام طول مسیر تا لحظه‌ای که به دست مصرف‌کننده می‌رسد را به دست می‌دهد.
در پایان مسیر شاید این سیستم نیازمند ابزارهای برون‌دهی مانند پریزهای هوشمند باشد تا با سیستم هوشمند امکان مدیریت تقاضا را داشته باشد. در ساختمان‌های هوشمند بسیاری از این سیستم‌ها دیده‌شده و با شبکه هوشمند این امکان وجود دارد که مدیریت شبکه برخی از پریزها را در زمان‌های پیک مصرف قطع کند. به این صورت از افزایش میزان تقاضا و فشار به تجهیزات جلوگیری کند.
تجربیات شبکه هوشمند
انل (Enel) یک شبکه هوشمند برق است که در ایتالیا در سال 2005 تکمیل شد. شرکت اجراکننده این سیستم حتی سیستم‌های اندازه‌گیری این سیستم را اندازه‌گیری کرد و از این نظر سیستم منحصربه‌فردی به شمار می‌رود. به نظر بسیاری از کارشناسان، این سیستم نخستین سیستم هوشمند جهان به شمار می‌رود و درحالی‌که 2.1 میلیارد یورو هزینه در برداشت سالانه سود 500 میلیون یورویی برای شرکت به همراه دارد. یکی از بزرگ‌ترین شبکه‌های هوشمند مربوط به شبکه ARRA است که با کارفرمایی وزارت انرژی ایالات‌متحده در سال 2009 انجام شد و بودجه 9 میلیارد دلاری صرف آن شد که موفقیت آن موجب شد شبکه‌های دیگری نیز در ایالات‌متحده اجرا شود و در همان سال 1 میلیون ساکن شهر آستین تگزاس از این شبکه بهره بردند.
بعد از اجرای طرح آزمایشی در 3 ساختمان تجاری در جنوب انگلستان پیک مصرف ساختمان‌های تجاری به‌اندازه 45 درصد کاهش پیدا کرد و اکنون صحبت از اجرای آن در منطقه‌ای وسیع‌تر در منطقه جنوب انگلستان و همچنین اسکاتلند است. پروژه مشابهی نیز در چین طراحی‌شده که بودجه‌ای برابر 61.4 میلیارد دلار برای آن در نظر گرفته‌شده است. در سال 2009 نیز دولت آمریکا بودجه‌ای 11 میلیون دلاری برای اجرای شبکه هوشمند در شهرهای ادیسون و «هانی‌ول» در جنوب کالیفرنیا را تصویب کرد.